接报后，南山警方迅速组织警力开展案件侦查。在调查中民警发现，有人电话询问过被盗芯片的销售情况。这一线索引起了民警的注意，经过十几个小时的分析研判，最终锁定了嫌疑人的身份和落脚点。12月4日19时许，民警在福田区华强北一带抓获涉案嫌疑人朱某斌（男，30岁）。经现场突审，嫌疑人朱某斌交代了两名同伙的情况。民警乘胜追击，于当晚先后在龙华区、南山区将涉案嫌疑人叶某（男，29岁）和王某生（男，30岁）抓获归案。自此，这起盗窃案的三名涉案嫌疑人全部落网。
警方了解到，嫌疑人叶某曾任被盗公司的工程师，一直对该公司的芯片抱有“想法”却苦恼没有下手的机会。叶某离职后便勾结嫌疑人朱某斌、王某生，让他们分别应聘该公司仓管员和保安员岗位，叶某则负责接应和寻找买家。11月26日凌晨，保安员王某生负责发放“通行条”，仓管员朱某彬和前员工叶某充当“搬运工”，用6个装满黑色塑料盘的纸箱“偷梁换柱”，换走了装有五万多片芯片的纸箱。天网恢恢疏而不漏，嫌疑人到手的芯片还没来得及销赃就被民警找上门。